特許ウォッチ

公開番号2025079506
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-22
出願番号2023192225
出願日2023-11-10
発明の名称レーザ式ガス分析装置
出願人富士電機株式会社
代理人個人,個人
主分類G01N 21/39 20060101AFI20250515BHJP(測定;試験)
要約【課題】測定対象ガスの濃度を高い精度で計測することができるレーザ式ガス分析装置の提供。
【解決手段】本開示の一態様に係るーザ式ガス分析装置は、測定対象ガスが流れる流路に配置される開口部を有し、前記開口部を通じて前記流路中の前記測定対象ガスを導入するガス導入部と、前記ガス導入部と連通し、前記測定対象ガスが内部の測定空間に導入される筒形状のガスセルと、前記ガスセルと連通し、前記ガスセルの前記測定空間から前記測定対象ガスを導出するガス導出部と、前記ガスセルの一端側に配置され、前記ガスセルの前記測定空間に導入された前記測定対象ガスにレーザ光を照射する発光部と、前記ガスセルの他端側に配置され、前記レーザ光を回帰反射する回帰反射部と、前記ガスセルの前記一端側に配置され、前記回帰反射部にて回帰反射し、再度、前記測定対象ガスを通過した反射レーザ光を受光して検出信号を出力する受光部とを備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
測定対象空間における測定対象ガスの濃度を検出するレーザ式ガス分析装置であって、
前記測定対象ガスが流れる流路に配置される開口部を有し、前記開口部を通じて前記流路中の前記測定対象ガスを導入するガス導入部と、
前記ガス導入部と連通し、前記測定対象ガスが内部の測定空間に導入される筒形状のガスセルと、
前記ガスセルと連通し、前記ガスセルの前記測定空間から前記測定対象ガスを導出するガス導出部と、
前記ガスセルの一端側に配置され、前記ガスセルの前記測定空間に導入された前記測定対象ガスにレーザ光を照射する発光部と、
前記ガスセルの他端側に配置され、前記レーザ光を回帰反射する回帰反射部と、
前記ガスセルの前記一端側に配置され、前記回帰反射部にて回帰反射し、再度、前記測定対象ガスを通過した反射レーザ光を受光して検出信号を出力する受光部と、
を備えるレーザ式ガス分析装置。
続きを表示（約 800 文字）【請求項２】
前記回帰反射部は、回帰反射光学部品を有し、
前記受光部は、受光素子を有し、
前記レーザ光を前記回帰反射光学部品により前記受光素子に向けて回帰反射させることで、前記レーザ光の進行方向における前記ガスセルの長さの２倍以上の光路長を有する、
請求項１に記載のレーザ式ガス分析装置。
【請求項３】
前記ガスセルは、前記ガスセルの前記測定空間に外部から校正用ガスを導入する第１開口部を有する、
請求項１又は２に記載のレーザ式ガス分析装置。
【請求項４】
前記ガスセルは、前記ガスセルの前記測定空間に外部から校正用ガスを導入、又は前記第１開口部から前記測定空間に導入した前記校正用ガスを排出する第２開口部を有する、
請求項３に記載のレーザ式ガス分析装置。
【請求項５】
前記ガス導入部に設けられ、前記ガス導入部の流路を開閉する第１バルブと、
前記ガス導出部に設けられ、前記ガス導出部の流路を開閉する第２バルブと、
前記第１バルブ及び前記第２バルブのそれぞれの開閉動作、並びに前記校正用ガスの導入及び排出を制御する制御部と、
を備える請求項４に記載のレーザ式ガス分析装置。
【請求項６】
前記第１開口部は、前記レーザ光の進行方向において、前記回帰反射部と前記ガス導出部との間に配置され、
前記第２開口部は、前記レーザ光の進行方向において、前記発光部及び前記受光部と、前記ガス導入部との間に配置され、
前記制御部は、前記第１バルブ及び前記第２バルブを閉じた後、前記第１開口部から前記ガスセルの前記測定空間に前記校正用ガスを導入させ、前記第１開口部から導入した前記校正用ガスを前記第２開口部から排出させる、
請求項５に記載のレーザ式ガス分析装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、レーザ式ガス分析装置に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
気体状のガス分子は、それぞれ固有の光吸収波長及び吸収強度を表す吸収線スペクトルを有する。また、レーザ光は、特定の波長でスペクトル線幅が狭い光である。レーザ式ガス分析装置は、レーザ素子により、気体状のガス分子である測定対象ガスが吸収する光吸収波長のレーザ光を出射し、測定対象ガスにレーザ光を吸収させ、その光吸収波長におけるレーザ光の吸収量に基づいて測定対象ガスの有無を検出する。また、当該光吸収波長におけるレーザ光の吸収量が測定対象ガスの濃度に比例するため、レーザ式ガス分析装置は、測定対象ガスの濃度を検出することもできる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、測定対象空間中を流通するガスに含まれる測定対象ガスのガス濃度、及びガスの有無を検出するレーザーガス分析計が開示されている。発光部と受光部が対向して配置されており、検出光は測定対象ガスが存在する空間を一方通行する。測定対象ガスが存在する空間とは、一般的に煙突や炉などであり、発光部と受光部の間の距離である光路長は、０．５ｍ～１０ｍ程度である。このように十分な光路長が確保できる場合については、発光部と受光部が対向した従来の構造が適している。一方、十分な光路長が確保できない場合には、測定対象ガスによる光吸収量が小さくなるため、測定対象ガスの有無や濃度の検出が難しくなる。また、今後、有害物質の排出規制がより強化され、測定対象ガスの濃度が低くなることが予想される。このような課題に対して、光路長を確保するための構造を有するレーザ式ガス分析装置が提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献２には、発光部と受光部に対向して反射部が配置されたガス分析装置が開示されている。これにより、ガス分析装置を煙突や炉の片側のみに設置することができるため、光路長をプローブ部材の長さの２倍にすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１７－１０６７４２号公報
特開２０１９－１９１１５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に記載のガス分析装置においても、測定対象ガスが流通する配管径が比較的小さい場合（０．５ｍ以下など）、十分な光路長が確保できず、ガス濃度を精度良く計測することが難しい。
【０００７】
本開示の一態様は、測定対象ガスの濃度を高い精度で計測することができるレーザ式ガス分析装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一態様では、測定対象空間における測定対象ガスの濃度を検出するレーザ式ガス分析装置であって、測定対象ガスが流れる流路に配置される開口部を有し、前記開口部を通じて前記流路中の前記測定対象ガスを導入するガス導入部と、前記ガス導入部と連通し、前記測定対象ガスが内部の測定空間に導入される筒形状のガスセルと、前記ガスセルと連通し、前記ガスセルの前記測定空間から前記測定対象ガスを導出するガス導出部と、前記ガスセルの一端側に配置され、前記ガスセルの前記測定空間に導入された前記測定対象ガスにレーザ光を照射する発光部と、前記ガスセルの他端側に配置され、前記レーザ光を回帰反射する回帰反射部と、前記ガスセルの前記一端側に配置され、前記回帰反射部にて回帰反射し、再度、前記測定対象ガスを通過した反射レーザ光を受光して検出信号を出力する受光部と、を備えるレーザ式ガス分析装置を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本開示のレーザ式ガス分析装置によれば、測定対象ガスの濃度を高い精度で計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
第１の形態に係るレーザ式ガス分析装置の構成図である。
レーザ光及び反射レーザ光の光路を説明する図である。
レーザ光及び反射レーザ光の光路の他の例を説明する図である。
第２の形態に係るレーザ式ガス分析装置の構成図である。
第３の形態に係るレーザ式ガス分析装置の構成図である。
第４の形態に係るレーザ式ガス分析装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許